大尺寸像素电荷转移的优化方法.pdf

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1、第26卷第11期传感技术学报Vo1．26No．11CHINESEJOURNAIOFSENSORSANDACTUATORSNOV．20132013年11月ChargeTransferOptimizationMethodoftheLargeSizePixelZHANGDongling，YAOSuying，XUJiangtao，XUChao，GAOZhiyuan，HANLiqiang(SchoolofElectronicInformationEngineering，"HanfinUniversity，Tianfin300072，China)Abstract：Inordertoimprovethech

2、argetransfereficiencyofthelargesizepixelinCMOSimagesensorandeliminatetheimagelag，anoptimizedmethodofchargetransferwasproposedbyanalyzingtheRCmodelofthechargetransferinpixel，optimizingthepixelinboththeprocessandlayout．OneisaddingaP—typeimplantduringtheprocessofformingtheNburiedlayer，whichleadstoanele

3、ctricfieldwithinthephotodiode，thusthechargetransferisenhanced．TheotheristooptimizethephotodiodelayoutasU—shapedtoimprovethechargetransfereficiencyofpixel，whichmakesthetransfergateextendintothephotodiodeasdeepaspossibleandreducethetransmissionseriesofRCmode1．Comparedwiththetraditionalpixel，thecharget

4、ransfereficiencyoftheabovetwooptimizedmethodswereincreasedby2timesand3．3timesrespectively．Andthetransfertimeisalsoshortenedby26％and30％re—spectively．Thechargetransfereficiencywasincreasedby9．5timesbothintheprocessandlayoutoptimization．Keywords：CMOSimagesensor；largesizepixel；electricpotentialgradient；

5、chargetransfereficiencyEEACC：4250；2560doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2013．11．011大尺寸像素电荷转移的优化方法术张冬苓，姚素英，徐江涛，徐超，高志远，韩立镪(天津大学电子信息工程学院，天津300072)摘要：为了提高CMOS图像传感器大尺寸像素的电荷转移效率，消除图像拖尾，通过对像素内电荷转移的Rc模型分析，提出一种优化电荷转移的方法。从丁艺和版图两方面进行优化，_[艺方面是在N埋层的形成步骤中增加一步P型杂质注入，使光电二极管内存在电场，增强电荷转移；版图方面是优化光电二极管的版图为u型，使传输栅伸进光电二极管内尽量长

6、，减少RC模型的传输级数，提高电荷转移效率。与传统像素相比，工艺和版图的优化使电荷转移效率分别提高了2倍和3．3倍，转移时间也分别缩短到传统像素结构的26％和30％左右。对传统像素结构进行工艺和版图同时优化则使电荷转移效率提高了9．5倍。关键词：CMOS图像传感器；大尺寸像素；电势梯度；电荷转移效率中图分类号：TN366文献标识码：A文章编号：1004-1699(2013)11-1525-07CMOS图像传感器CIS(CMOSImageSensor)以一直是大尺寸像素需要解决的技术难题。其高集成度、图像信息随机读取、低功耗、低成本等优像素的电荷转移效率CTE(ChargeTransfer于电荷

7、耦合器件CCD(ChargeCoupledDevice)图像传Eficiency)是指能够被转移至浮空节点FD(Floating感器的特点得到广泛应用¨J。根据像素中晶体管Diffusion)中的光生电荷占光电二极管收集到的全的数目，像素分为三管3．T(Three—Transistor)、四管部光生电荷的比例，以及转移所需要的时间。小4．T(Four—Transistor)、五管5一T(Five—